炯炯有神的眼圖突然塌陷，通道中出現詭異誤碼，致命振鈴，為何突然浮現？是誰讓信號質量一落千丈？是神秘的詛咒，還是無法逃脫的宿命？恐怖變化的背后究竟隱藏著什么驚人的秘密？！更多內容，歡迎來到本期文章——串擾溯源。

提到串擾，防不勝防，令人煩惱。不考慮串擾，仿真波形似乎一切正常，考慮了串擾，信號質量可能就讓人不忍直視了，于是就出現了開頭那驚悚的一幕。下面就來說說串擾是怎么產生的。

所謂串擾，是指有害信號從一個傳輸線耦合到毗鄰傳輸線的現象，噪聲源（攻擊信號）所在的信號網絡稱為動態線，被干擾的信號網絡稱為靜態線。串擾產生的過程，從電路的角度分析，是由相鄰傳輸線之間的電場（容性）耦合和磁場（感性）耦合引起，需要注意的是串擾不僅僅存在于信號路徑，還與返回路徑密切相關。

以兩條存在耦合的均勻微帶線為例，假設耦合線傳輸時延遠大于信號前沿的空間延伸，先來看看容性耦合噪聲的產生過程。相信看過前面兩期電容專題文章的各位應該還記得，相鄰的兩個導體（傳輸線也不例外）會組成電容，在攻擊信號（簡化為線性的上升沿）空間延伸區域，變化的電壓將產生耦合電流流入靜態線。

為了方便分析，將傳輸線簡化為一系列電容。由于耦合電流在靜態線上各方向感受到的阻抗相同，于是兵分兩路，分別往前、后兩個方向等量傳播。如下圖示，紅色為后向電流，流向近端；綠色為前向電流，流向遠端，與動態線上攻擊信號的傳輸方向一致。

開始階段，動態線上攻擊信號入射，靜態線的近端會同步產生容性耦合電流，即靜態線的近端串擾與攻擊信號同時產生，從0逐步增加，與此同時，耦合產生的前向電流還未到達遠端，所以沒有遠端串擾產生。攻擊信號沿動態線繼續傳播，上升沿區域產生的后向電流持續流回近端，當上升沿傳輸一個飽和長度后，近端電流達到穩定值，前向電流與攻擊信號繼續向遠端傳播。當攻擊信號到達遠端端接電阻后，遠端串擾噪聲同時到達并持續時間RT，此后，雖然不再產生新的耦合電流噪聲，但靜態線信號路徑上仍未到達近端的后向電流還在繼續返程之旅，持續時間與傳輸線時延TD一致，然后下降至0。由于靜態線上的容性耦合電流是從信號路徑流到返回路徑，所以在近端和遠端的端接電阻器上均產生正向的電壓。

感性耦合的分析思路與容性耦合類似，由于兩條耦合傳輸線之間存在互感，在攻擊信號上升沿區域，變化的電流在靜態線上產生感應電動勢，進而形成感性耦合電流。

分析感性耦合過程的難點在于確定耦合電流的方向，關鍵是理解楞次定律：“感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化”，即感應電流的效果總是反抗引起它的原因。好吧，聽起來有點拗口，我再重復一遍：吃葡萄不吐葡萄皮，不吃葡萄倒吐葡萄皮。如下圖所示，動態線上攻擊信號的電流回路是順時針的，那么在靜態線上產生的感應電流的回路將是逆時針的。

回到傳輸線的零階模型，簡化為一系列的電感。如下圖示，紅色為后向電流回路，由靜態線信號路徑流到返回路徑，綠色為前向電流回路，從返回路徑流到信號路徑。前向移動時，感性耦合噪聲與攻擊信號同步，并且在每一步都會耦合出更多的噪聲電流，遠端噪聲隨著耦合長度增加而增大。

盡管分析串擾現象的時候我們從容性耦合與感性耦合兩個方面分開討論，但實際上兩種耦合是同時發生的。近端感性噪聲電流與容性噪聲電流的特征類似，方向相同，所以近端的容性噪聲和感性耦合噪聲相疊加，遠端的容性噪聲和感性噪聲方向相反，凈噪聲是二者之差，最終呈現的形式如下：

近端串擾電壓幅值：

遠端串擾電壓幅值：

其中，Vinput表示動態線上攻擊信號電壓，CmL和LmL分別表示耦合線單位長度的互容和互感；CL和LL表示信號路徑上單位長度的自容和自感，存在于信號路徑與回流路徑之間；Len表示走線長度；v表示信號傳播速度；RT表示信號上升時間。

編輯：hfy